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系統識別號 U0026-2507201817094600
論文名稱(中文) 三維列印與物聯網元件自動化整合研究
論文名稱(英文) 3D Printing and IOT components automation research
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 航空太空工程學系
系所名稱(英) Department of Aeronautics & Astronautics
學年度 106
學期 2
出版年 107
研究生(中文) 李昕叡
研究生(英文) XIN-RUI LI
學號 P46051335
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 93頁
口試委員 指導教授-賴維祥
口試委員-王振源
口試委員-許毅然
中文關鍵字 積層製造  樹莓派  淺浮雕  灰階處理  切層  G-Code 
英文關鍵字 Additive manufacturing  raspberry pi  Emboss  gray scale  model slicing  G-code 
學科別分類
中文摘要 熔融沉積成型(Fused Deposition Modeling,FDM) 是一種積層製造的技術,列印方式是將材料加熱到一定的熔點後,形成半熔融狀態,將材料擠出於平面基板上後利用常溫溫度使其迅速回復成固態。如此反覆進行堆疊印出立體物件達到三維列印的效果。在現今市面上FDM列印技術是較為受到歡迎的技術因其成本較低以及較容易操作,只是使用者許多受限於三維圖檔的繪製。因此本論文在樹莓派中使用了Python撰寫了將平面影像轉為3D STL檔在將其轉為G-Code檔案,最後配合腳本程式讓其可以自動化。
論文中撰寫軟體將平面影像利用像素讀取與資料型態變換加上後處理的方式將平面影像轉為三維STL檔案,並且在輸出後將其轉為FDM三維列印技術所需要之G-Code路徑檔,在三維檔案生成以及切層部分須考慮到不同圖片需求不同,包含精細度要求,景物與邊界的像素差異導致必須要讓交界處在建立三維檔案資料時後處理使其邊界斜率更為柔和。切層方面則必須考量檔案大小以及運作時間加上是否可以讓硬體方面都可以承受其運算。
英文摘要 FDM is a technique of additive manufacturing. The printing method is to heat the material to a certain melting point and form a semi-molten state. After extruding the material on the flat platform, due to the rapid temperature change makes it promptly returned to the solid state. By repeating the process above, the three-dimensional objects are performed.
Today, FDM printing technology is a relatively popular technology because of its low cost and easy to operate, but many users are limited by the drawing of 3D files. Base on the reasons above, this research builds a STL-to-G-code program and makes this process automatic automated. The program reads 2D image's pixels of each coordinate, and modeling the image depend on the gray scale value of each coordinate. After exporting STL file, it will be imported to the slicing program and transfer into G-code file.
As the 2D image being modeled, the program must accommodate different requirements as different types of image import. After STL importing the slicing program, the whole process must accommodate the file size of image and output STL in order to prevent the microprocessor from overheating in the slicing process.
論文目次 中文摘要 i
目錄 vi
圖目錄 ix
表目錄 xiv
第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 研究動機與目的 2
1-3 文獻回顧 3
1-4研究架構與方法 7
第二章 微處理器系統建立與淺浮雕建模軟體設計 8
2-1平面影像類型與結構 8
2-2圖檔輸入後之預處理 12
2-2-1圖像灰階 12
2-2-2影像平滑與濾波 13
2-3圖檔大小判別分類與後處理 20
2-4平面影像浮雕軟體設計 21
2-4-1平面影像建模需求 22
2-4-2建模演算 23
2-4-3建模演算軟體流程圖 24
2-4-4二進位(Binary)檔STL 25
2-4-5文字(ASCII)檔STL 26
2-5檔案轉換與研究(ASCII-二進位) 27
2-5-1二進碼與ASCII編碼簡介 28
2-5-2二進位STL轉至ASCII-STL演算法 29
2-6處理器系統與腳本程式設計 32
2-6-1 處理器硬體介紹 32
2-6-2軟體環境介紹 33
2-6-3 樹莓派系統建立 34
2-6-4自動化腳本(Shell Script)撰寫 37
第三章 切層演算法與G-code輸出 39
3-1FDM列印技術介紹 40
3-2切層原理 42
3-3 STL座標點資料歸納 45
3-4 交界面路徑規劃 47
3-5 G-code介紹與輸出 53
第四章 結果輸出與討論 58
4-1 建模軟體結果輸出 58
4-1-1風景圖 58
4-1-2強烈顏色對比圖 65
4-1-1簡單幾何圖 69
4-1-1人物特寫圖 75
4-2 切層軟體結果輸出 79
4-2-1建模圖檔輸出 79
4-2-2三維模型圖檔輸出 83
第五章 結論與未來展望 89
5-17結論 89
5-2 未來展望 90
參考文獻 92

參考文獻 [1]黃韋欽, FDM 3D列印機之G-Code預處理機制, 大同大學資訊工程系碩士論文,2015.
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